2007년 06월 02일
욕조물이 시계 방향으로 빠진다?
인터넷 검색 지식 중에 흔히 저질러지는 오류 중의 하나가 '코리올리의 힘'과 관련된 것입니다. 거시적 규모에 적용되는 것은 미시적 현상에 그대로 적용하는 오류라 할 수 있지요. 실제, 중고등학교 참고서에도 나오고 이를 잘못 가르치는 분도 제법 있는 것으로 압니다. 왜 이런 오류가 일어날까요? 실제 엠파스 지식 중에 욕조의 물 빠짐을 전향력과 결부지어 설명한 글이 '신문'에 선정된 것도 보았습니다. 씁쓸한 일이네요.
욕조에 있는 물을 빼면 언제나 물은 시계 방향으로 돌면서 빠진다. 왜 언제나 한쪽 방향으로만 물이 빠질까? 그것은 바로 지구의 자전으로 인한 전향력 때문에 일어나는 현상이다.
...(중략)...
이때문에 태풍이 북반구에서는 시계방향으로 돌고 남반구에서는 반시계방향으로 돌게 된다. 또한 우리들이 욕조의 물이 빠질 때 보면 시계 방향으로 돌면서 빠지지만 남반구에 가서 보면 욕조의 물이 반시계방향으로 돌며 빠지는 것을 발견할 수 있다.
개인적으로 몇 가지 지적을 해보고 싶습니다.
첫째, 코리올리의 효과(전향력)에 의한 방향을 잘못 적어 놓았습니다. 전향력이 북반구에서 운동하는 물체의 오른쪽 직각 방향으로 작용하는 것은 맞지만 이로 말미암아 태풍이 '시계 방향'으로 회전하지는 않지요. 북반구에서의 저기압은 '반시계방향'의 회전을 합니다. 이는 중학생이면 다 아는 사실이라고 생각합니다.
둘째, 코리올리의 효과는 그렇게 크지 않습니다. 물론 대규모의 운동에서는 큰 효과를 미치겠지만 일상적으로 볼 수 있는 현상에서는 그 효과는 무시할 수 있을 정도라고 하지요. 코리올리의 효과를 나타내는 공식은 이렇습니다.
F = 2×물체 질량×물체 속력×지구의 자전 각속도×sin위도
정확한 계산일지는 모르겠지만 물체의 질량을 1kg, 속력을 1m/s, 지구 자전 각속도를 1/86400, 그리고 위도를 최대값을 보일 극으로 했을 때 전향력은 1/86400 N이 나옵니다. 만약 욕조의 물 흐름에 영향을 미칠 정도라면 투수가 공을 던질 때 항상 전향력을 고려해서 던져야 하지 않을까요?
특히 마지막 줄에 나오는 말은 상당히 무성의한 말이라 생각이 됩니다. 실제 확인을 해보지 않은 것을 마치 확인한 사실처럼 쓴다는 느낌입니다. 자연과학 원리를 일상생활에 무작정 적용하는 것은 올바르지 않아 보입니다.
제가 물리에 익숙한 사람은 아니라 제 말에 오류가 있을 수 있겠습니다만, 욕조의 물과 관련된 전향력은 문제가 있어 보이는군요.
# by | 2007/06/02 23:49 | RES PROBLEMATICA | 트랙백(4) | 핑백(1) | 덧글(33)
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지금까지 사실인 줄 알았는데.. 이런~~~
지적하신 것 처럼 전향력(코리올리의 힘)자체가 가상의 힘이고 그 효과는 대기나 해양의 거시적 규모에서나 나타나는 것이지, 욕조 물이 빠지는 규모까지 힘을 발휘하진 못합니다;;;;(적도에서 왜 전향력이 거의 0이 되겠습니까, 전향력은 정확하게 위도별 자전 각속도의 차이입니다. 욕조구멍 끝에서 끝이 위도차이가 얼마나된다고...) 세상에 아직도 저런 설명을 합니까.....ㄱ- 저분들 코리올리 효과에 대해 전혀 생각해보지도 않고 답변을 쓴 것 같습니다...
명색이 기계공학 전공인데.. 코리올리의 힘..... 대학때 교수님도 저렇게 이야기 했던것 같은 느낌이..ㅡ,.ㅡ;;;;
브리태니커를 뒤져보니 코리올리의 힘이 태풍의 회전에 영향을 준다고 쓰여있긴 한데 또 태풍은 북반구에서의 코리올리의 힘과는 정반대로 반시계 방향으로 돌지요. 헷갈리네요... ^^;
2. 욕조에서 물이 빠지는 방향은 주로 욕조의 모양에 의해 결정되게 됩니다. 꼬깔님 본문에서도 언급되었듯이 코리올리 힘의 크기는 매우 작습니다. 욕조 전체의 모양과 구멍의 위치, 만약 물이 나오면서 빠지는 경우라면 수도꼭지의 위치까지 영향을 주는 것으로 알고 있습니다. 전 다행히 어렸을 때 봤던 책에서 그 사실을 정확히 짚어줘서 그리 충격을 받지 않았습니다. ^^;
3. 링크에 링크를 타고 들렀습니다. ^^ 좋은 블로그네요~
저도 어렸을 적에 저렇게 배운 기억이 납니다. 그 때는 그냥 막연하게 정말 코리올리의 힘이 영향을 미칠까 의심스러웠는데 그 때 계산이나 해볼 걸 그랬나봐요. -0-
충북대 모 교수님께서 지적하신 내용으로는......
(정확하게 어떤 상황인지는 기억이 나지 않습니다.)
마찰력이 속도에 따라 비선형적인 관계를 같는데, 그것을 그냥 대충 선형적관계마냥 그래프를 찍(!) 그어버리고 설명한 부분이 있었다더군요.
이런게 발견되면 하나하나 지적하고 고쳐야 하는데... 쉽지 않은 문제겠지요..
제가 너무 늦게 확인한 것이 아닌지 모르겠네요. 이전에 읽지 못하고 지나친 글...!!
과학향기의 내용은 정말 말이 안 되는 것이 맞습니다.
하지만 욕조의 물이 한 방향으로 회전하면서 빠지는 이유는 전향력 때문이 맞습니다. 물론 전향력이 구심력 역할을 한다는 이야기는 아닙니다. 제가 예전에 써놨던 글을 엮어보겠습니다.
아마 곧 이와 관련된 새로운 글을 하나 작성해서 공개해야 하지 않을까 생각해 봅니다.